專利名稱：從晶片堆分離晶片的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及成堆晶片的分離。更具體地，本發(fā)明涉及一種用于以 最小的折斷晶片的風(fēng)險(xiǎn)來從晶片堆分離晶片的方法。提出了出于這個(gè) 目的而使用微波的方法。
背景技術(shù)：
晶片是用作發(fā)展微電子和光伏器件的基礎(chǔ)的半導(dǎo)體材料的薄片。 半導(dǎo)體材料通常是單晶硅或多晶硅，通過各種材料的摻雜(例如擴(kuò)散 或離子注入)、蝕刻、和沉積在其上構(gòu)造微電子或光伏器件。因此晶 片在半導(dǎo)體器件的制造中至關(guān)重要。晶片被制成具有從l英寸(25.4 mm)至11.8英寸(300 mm)范 圍內(nèi)的各種尺寸和為0.1至0.5毫米級(jí)別的厚度。通常，使用鋸將其從 晶錠、即圓柱晶棒，或從半導(dǎo)體材料的多晶塊上切下。清潔晶片之后，將其以每個(gè)晶片之間的一薄層水堆疊。晶片將由 于水的表面張力而被保持在一起。這使得難以分離晶片以進(jìn)行進(jìn)一步 處理。因?yàn)榫牧鲜谴嗟?，所以通常手?dòng)執(zhí)行從堆上移除晶片。不當(dāng) 操作能夠輕易地引起折斷、或邊緣碎裂，這將使晶片在進(jìn)一步制造中 無用。為了防止這樣的損壞， 一般采用真空"吸筆"作為用于手動(dòng)地從 堆上提起單個(gè)晶片的裝置。吸筆通常由具有用于真空的內(nèi)部通道的莖、 寬頭、以及用于將莖連接到真空源的真空?qǐng)?zhí)行器開關(guān)構(gòu)成。操作員通過將吸筆的寬頭放在晶片的平面中心來拾取晶片，從而允許真空使晶 片附著于吸筆。
手動(dòng)分離晶片具有許多缺點(diǎn)。堆中的晶片主要由于表面張力效應(yīng) 而具有相互粘住的傾向。吸筆不能獨(dú)自克服這些效應(yīng)，需要操作員通 過推動(dòng)晶片的邊緣來滑動(dòng)分離晶片。此操作能損壞晶片。此外，所需 的勞動(dòng)力是相當(dāng)大的處理成本并且占用相當(dāng)多的時(shí)間。
已經(jīng)嘗試使分離處理自動(dòng)化，但沒有被廣泛采用。
US-5213451描述了諸如水或油的流體的堤堰(dam)和噴射的使 用，以分離堆中的晶片。噴射將最外面的晶片向上推并到堤堰之上， 同時(shí)下面的晶片被堤堰保持在堆中。進(jìn)給單元逐漸提升晶片堆，使每 個(gè)晶片最后被流體噴射推到堤堰之上。雖然這種方法比手動(dòng)分離晶片 快，但其仍然將晶片暴露于潛在的損壞。流體噴射引起最外面的晶片 靠著相鄰的晶片滑動(dòng)并靠著堤堰驅(qū)動(dòng)另一個(gè)晶片的薄邊緣，這兩個(gè)動(dòng) 作中的任何一個(gè)都能引起晶片斷裂。
US-2001/0046435解決了上述問題。其描述通過將多個(gè)流體噴射指 向堆中最外面的晶片與相鄰晶片之間來單個(gè)地分離晶片的技術(shù)方案。 噴射具有充分的壓力并充分地間隔在晶片堆周圍以引起最外面的晶片 從相鄰晶片縱向分離而其之間沒有橫向運(yùn)動(dòng)。目的是在不引起晶片之 間的滑動(dòng)接觸的情況下分離堆中的晶片。另一個(gè)目的是在用不足以損 壞晶片的力撞擊晶片的情況下分離晶片。
雖然以上提出的解決方案示出了具有在分離處理中降低損壞晶片 的風(fēng)險(xiǎn)的自動(dòng)方法，但它們?nèi)匀皇咕┞队跐撛诘膿p壞。
本發(fā)明描述了具有將晶片暴露于損壞的最低風(fēng)險(xiǎn)的用于分離晶片 的新方法。其通過使用用于分離之前晶片的干燥的微波爐來執(zhí)行。
5微波是一種形式的電磁能，其電磁波處于300MHz至300GHz的 頻帶中。相容性材料中的極性分子和自由離子通過產(chǎn)生分子摩擦而對(duì) 這些場作出響應(yīng)，這引起材料的整個(gè)質(zhì)量產(chǎn)生的熱。對(duì)于用于加熱、 陶瓷和粉末狀金屬的燒結(jié)、干燥、粘合劑移除、玻璃熔化和的等離子 體生成的微波能的使用的興趣在工業(yè)中不斷增加。微波干燥可以在試圖實(shí)現(xiàn)較短的分送時(shí)間和降低倉庫容量方面扮 演越來越重要的角色。微波的使用是溫和并節(jié)省時(shí)間的。在傳統(tǒng)干燥中，能量通過輻射 與傳導(dǎo)被施加于材料的表面，并且必須穿透到內(nèi)部以便實(shí)現(xiàn)材料的均 勻加熱。該材料的導(dǎo)熱性和耐熱性主要決定加熱處理。感光材料常常 不允許高溫。如果該材料具有差的導(dǎo)熱性，則處理的延長是不可避免 的。因此，傳統(tǒng)的加熱技術(shù)在許多產(chǎn)品的制造上受到嚴(yán)格的限制。微波加熱非?？於乙子诳刂啤Ｎ⒉ㄔ匆槐唤油?，波就立即穿透 待加熱體，并且開始能量轉(zhuǎn)化。當(dāng)該源被關(guān)掉時(shí)，加熱處理立即停止。 不需要長的加熱和冷卻階段。根據(jù)本發(fā)明的用于干燥晶片堆的微波能的使用具有傳統(tǒng)加熱之上 的卓越潛力和真正優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的方法具有空間和勞動(dòng)力效率。其需 要的能量比已知方法的少，并且其易于以短的加熱/冷卻時(shí)間來控制能 量供應(yīng)，即能量供應(yīng)的瞬時(shí)控制。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種用于以折斷晶片的最小風(fēng)險(xiǎn)來分離成堆 晶片的方法。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，申請(qǐng)人已經(jīng)研究了涉及干燥晶片堆的兩種不同方法。
第一種方法研究其中通過用內(nèi)部加熱裝置加熱來幫助蒸發(fā)的真空 室的使用。結(jié)果顯示，在真空室中的加熱期間，濕潤晶片中的溫度穩(wěn) 定在給定壓強(qiáng)下的沸點(diǎn)。使用在晶片堆底部的加熱元件，提供了在堆 中的大梯度并且其用長時(shí)間來通過該堆傳遞熱。
第二種方法研究微波爐中的晶片的干燥，其中，研究了作為用于 加熱晶片堆的可能方法的微波加熱。
兩種研究方法的結(jié)果及硅(Si)和水的介電常數(shù)已經(jīng)顯示出第二 種方法是優(yōu)選方法。第二種方法對(duì)于分離成堆的晶片是溫和且有效的 方法。
因此，權(quán)利要求的發(fā)明是用于從被流體的表面張力保持在一起的 晶片堆單個(gè)地分離晶片的方法，該方法包括將晶片堆放在微波箱中，
并以引起晶片之間的水蒸發(fā)的強(qiáng)度和時(shí)間段將晶片暴露于微波，從而 解除將晶片保持在一起的力。
以使水蒸發(fā)的能量和足夠長的時(shí)間段將晶片堆暴露于微波之后， 能夠手動(dòng)或者例如通過使用機(jī)器人自動(dòng)地輕易地將晶片相互分離。
本發(fā)明在所附的權(quán)利要求中限定。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將進(jìn)一步詳細(xì)描述用于從被流體的表面張力保持在一起的晶 片堆單個(gè)地分離晶片的本發(fā)明的方法。
對(duì)晶片進(jìn)行涉及微波的干燥處理。該處理包括將晶片堆放在微波 箱中，并以引起晶片之間的優(yōu)選為水的流體蒸發(fā)的強(qiáng)度和時(shí)間段將晶片暴露于微波。所述箱能夠是在用于將電磁波阻擋在箱外以便保證輻射安全的微 波爐中使用的標(biāo)準(zhǔn)箱。該箱可以是封閉的或部分封閉的。在優(yōu)選實(shí)施例中，除標(biāo)準(zhǔn)微波爐裝置外，所述箱還進(jìn)一步包括溫 度控制裝置。如果箱是封閉的，則箱能夠包括用于施加真空以便加速干燥處理 的真空泵裝置。還可以使用其它技術(shù)，例如熱空氣。優(yōu)選地包括用于 去除在處理中所產(chǎn)生的濕氣的裝置。如果使用封閉箱，則這一點(diǎn)尤其 重要。箱的尺寸將取決于批處理的規(guī)模，g卩， 一次要處理的晶片的數(shù)目。附圖
示出了用于干燥成堆晶片的批處理的示意圖。為了進(jìn)行批處理，系統(tǒng)包括傳送帶。該傳送帶將以根據(jù)待處理的 晶片的尺寸和數(shù)目調(diào)節(jié)的速度將晶片堆移動(dòng)通過微波爐，即在使水蒸 發(fā)的能量及足夠長的時(shí)間段暴露晶片。能夠?qū)⑽⒉ㄅc熱空氣和/或其它技術(shù)結(jié)合以便加速干燥處理。在下文中，描述了用于從晶片堆分離晶片的優(yōu)選方法。將一個(gè)或多個(gè)晶片堆放在由透微波材料、即不俘獲電磁場并且耐 高溫的材料制成的筐中。該筐被放在將把晶片裝載到微波箱中的傳送帶上。傳送帶可以連 續(xù)地將晶片堆移動(dòng)通過微波，或停留一段時(shí)間，然后繼續(xù)傳送。這能夠是基于暴露于微波的晶片堆的重量的自動(dòng)化處理。
晶片堆能夠包括僅幾個(gè)、或幾百個(gè)晶片。所述堆可以在水平或垂 直位置上，并且微波箱能夠同時(shí)保持一個(gè)或幾個(gè)堆。
干燥晶片所需的熱是蒸發(fā)的能量，即將晶片加熱至處理溫度所需 的能量加上向周圍的熱損失。
為了確定微波干燥所需的功率，經(jīng)驗(yàn)法則是每小時(shí)蒸發(fā)lkg的水 需要lkW的微波輸出。只要最初存在足夠的濕氣，則本法則適用。
已經(jīng)示出包含總共63克水的300個(gè)硅片的組件將需要不到15分 鐘來以供應(yīng)的lkW的強(qiáng)度進(jìn)行蒸發(fā)。這說明在lkW的輸出下工作的微 波具有在1小時(shí)內(nèi)干燥超過20kg的潤濕硅晶片的能力，即在連續(xù)工作 下約500kg/天。
為了實(shí)現(xiàn)能跟得上晶片的生產(chǎn)速度的有效批處理，必須結(jié)合幾個(gè) 參數(shù)。必須結(jié)合功率、時(shí)間、水體積以便完成溫和且快速的干燥處理。 時(shí)間由傳送帶的速度和由箱形成的隧道的長度給定。功率能夠在O.lkW 至100kW的范圍內(nèi)。
已經(jīng)參照附圖通過優(yōu)選示例描述了本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域的技術(shù) 人員將實(shí)現(xiàn)存在于如所附權(quán)利要求中所闡述的本發(fā)明的范圍內(nèi)的幾種 變形和替換。
本發(fā)明的主要原理是涉及用于干燥晶片堆的微波的使用的所述方 法。干燥處理之后，能夠手動(dòng)或自動(dòng)分離晶片堆。
在自動(dòng)處理的情形中，能夠在發(fā)生干燥處理的箱的內(nèi)部或外部使 用機(jī)器人以便進(jìn)行分離。如果晶片的自動(dòng)分離將在干燥箱內(nèi)部進(jìn)行，則根據(jù)箱的尺寸存在 用于執(zhí)行此操作的不同的優(yōu)選方法。
在具有一次僅容一個(gè)晶片堆的空間的小箱的情形中，能夠停止干 燥處理，隨后讓箱內(nèi)的機(jī)器人來執(zhí)行分離。
在一個(gè)實(shí)施例中，能夠使用用于發(fā)射微波的定向受控天線，以使 晶片堆的一端在另一端之前被照射并因此被干燥。如果使用這種方法， 能夠從堆的干燥部分移除晶片，同時(shí)借助于定向受控微波來干燥另一 部分。這種技術(shù)將加速干燥和分離處理。
在用于干燥超過一個(gè)晶片堆的較大箱的情形中，能夠用微波來照 射進(jìn)入箱的晶片，同時(shí)能夠由從晶片堆分離晶片的機(jī)器人裝置搬運(yùn)來 將堆移動(dòng)到箱的另一端。
另一方面，如果分離將在干燥箱的外部進(jìn)行，則機(jī)器人能夠拾取 被干燥之后的晶片堆并將其帶到要進(jìn)行分離的位置。
本發(fā)明不限于硅晶片，而是能夠?qū)λ蟹N類的晶片使用。本發(fā)明 能夠進(jìn)一步對(duì)被例如流體的表面張力保持在一起所有種類的圓盤使 用。
權(quán)利要求
1.一種用于從被流體的表面張力保持在一起的晶片堆單個(gè)地分離晶片的方法，其中，該方法的特征在于將晶片堆放在微波箱中，并以引起晶片之間的流體蒸發(fā)的強(qiáng)度和時(shí)間段將晶片暴露于微波。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述流體是水。
3. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述晶片是硅晶片。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述微波箱具有大氣 壓力。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述微波箱是真空室。
6. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，調(diào)節(jié)所述微波的強(qiáng)度 和所述暴露時(shí)間，以使晶片之間的水的量已被蒸發(fā)。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述微波被定向受控， 以使堆的一部分將在另一部分之前干燥，從而能夠在干燥潤濕部分的 同時(shí)從干燥部分分離晶片。
8. 在用于從被流體的表面張力保持在一起的晶片堆單個(gè)地分離 晶片的方法中使用的箱，其中所述箱的特征在于，包括用于將晶片暴 露于微波的定向受控微波裝置，和溫度控制裝置，該溫度控制裝置用 于調(diào)節(jié)功率和暴露于微波的時(shí)間，以使所述晶片堆經(jīng)過受控的干燥處理。
9. 如權(quán)利要求8所述的箱，其特征在于，進(jìn)一步包括真空泵裝置。
10.如權(quán)利要求8所述的箱，其特征在于，進(jìn)一步包括用于分離 干燥晶片的機(jī)器人裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于通過將晶片堆放在微波室中并將該晶片暴露于引起晶片之間的水蒸發(fā)的微波來從晶片堆單個(gè)地分離晶片的方法。
文檔編號(hào)B65G60/00GK101405832SQ200780009280
公開日2009年4月8日 申請(qǐng)日期2007年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月13日
發(fā)明者佩爾·阿爾內(nèi)·王, 埃溫·約翰內(nèi)斯·奧弗里德, 祖海爾·卡米爾·薩洛姆, 索爾·克里斯蒂安·圖夫 申請(qǐng)人:Rec斯坎沃佛股份有限公司